慣性傳感器促進(jìn)移動(dòng)機器人自主工作

地面機器人系統必須常常處理“枯燥、骯臟、危險”的工作。換言之，機器人系統通常用于人工介入成本過(guò)高、危險過(guò)大或者效率過(guò)低的任務(wù)。在許多情況下，機器人平臺的自主工作能力是一項極為重要的特性，即通過(guò)導航系統來(lái)監視并控制機器人從一個(gè)位置移到下一位置的運動(dòng)。管理位置和運動(dòng)時(shí)的精度是實(shí)現高效自主工作的關(guān)鍵因素，MEMS（微機電系統）陀螺儀可提供反饋檢測機制，對優(yōu)化導航系統性能非常有用。圖1中所示的Seekur?機器人系統就是一個(gè)采用先進(jìn)MEMS器件來(lái)改善導航性能的自主系統。

圖 1. Adept MobileRobots 公司的 Seekur 系統。

機器人導航概述

機器人的移動(dòng)通常是從管理機器人總體任務(wù)進(jìn)度的中央處理器發(fā)出位置變化請求時(shí)開(kāi)始的。導航系統通過(guò)制定行程計劃或軌跡以開(kāi)始執行位置變化請求。行程計劃需考慮可用路徑、已知障礙位置、機器人能力及任何相關(guān)的任務(wù)目標。（例如，對于醫院里的標本遞送機器人，遞送時(shí)間非常關(guān)鍵。）行程計劃被饋入控制器，后者生成傳動(dòng)和方向配置文件以便進(jìn)行導航控制。這些配置文件可根據行程計劃執行動(dòng)作和進(jìn)程。該運動(dòng)通常由若干檢測系統進(jìn)行監控，各檢測系統均產(chǎn)生反饋信號；反饋控制器將信號組合并轉換成更新后的行程計劃和條件。圖2是一般導航系統的基本框圖。

圖 2. 一般導航系統框圖。

開(kāi)發(fā)導航系統的關(guān)鍵步驟始于充分了解每種功能，尤其需要重視其工作目標和限制。各項功能通常都有一些明確界定且易于執行的因素，但也會(huì )提出一些需要加以處理的具有挑戰性的限制。某些情況下，這可能是一個(gè)反復試探的過(guò)程，即識別和處理限制的同時(shí)又會(huì )帶來(lái)新的優(yōu)化機遇。通過(guò)一個(gè)實(shí)例可以清楚說(shuō)明這一過(guò)程。

Adept MobileRobots Seekur 機器人

Adept MobileRobots Seekur是一款采用慣性導航系統 (INS)的自主機器人，參見(jiàn)圖3。該車(chē)輛具有4輪傳動(dòng)系統，每個(gè)車(chē)輪均有獨立轉向和速度控制能力，可在任何水平方向上靈活地移動(dòng)平臺。此能力對于倉庫交貨系統、醫院標本/補給品遞送系統和*增援系統等新興應用中的機器人車(chē)輛非常有用。

圖 3. Adept MobileRobots Seekur 導航系統。